Прецизна машинска обрада је процес уклањања материјала са обратка током држања крајње толеранције. Прецизна машина има много врста, укључујући глодање, стругање и машинску обраду са електричним пражњењем. Данас се прецизном машином генерално управља помоћу рачунарске нумеричке контроле (ЦНЦ).
Скоро сви метални производи користе прецизну машинску обраду, као и многи други материјали, попут пластике и дрвета. Овим машинама управљају специјализовани и обучени машинари. Да би алат за резање обавио свој посао, мора се помицати у наведеним правцима како би се направио правилан рез. Ово примарно кретање назива се "брзина сечења". Обрадак се такође може померати, познат и као секундарно кретање „хране“. Заједно, ови покрети и оштрина резног алата омогућавају рад прецизне машине.
Квалитетна прецизна машинска обрада захтева способност да се прате изузетно специфични нацрти направљени помоћу ЦАД (компјутерски потпомогнут дизајн) или ЦАМ (компјутерски подржана производња) програма попут АутоЦАД -а и ТурбоЦАД -а. Софтвер може помоћи у изради сложених тродимензионалних дијаграма или обриса потребних за производњу алата, машине или предмета. Ови нацрти се морају придржавати са много детаља како би се осигурало да производ задржи свој интегритет. Иако већина компанија за прецизну машинску обраду ради са неким обликом ЦАД/ЦАМ програма, оне и даље често раде са ручно нацртаним скицама у почетним фазама дизајна.
Прецизна машинска обрада користи се за бројне материјале, укључујући челик, бронзу, графит, стакло и пластику. У зависности од величине пројекта и материјала који ће се користити, користиће се различити прецизни алати за обраду. Може се користити било која комбинација токарилица, глодалица, пресе за бушење, тестера и брусилица, па чак и роботика велике брзине. Ваздушно-космичка индустрија може да користи обраду великих брзина, док индустрија за израду алата од дрвета може да користи фото-хемијско гравирање и глодање. Избацивање из серије или одређена количина неке одређене ставке може се бројати у хиљадама, или само неколико. Прецизна обрада често захтева програмирање ЦНЦ уређаја, што значи да су рачунарски нумерички управљани. ЦНЦ уређај омогућава праћење тачних димензија током целе серије производа.
Глодање је процес обраде помоћу ротационих резача за уклањање материјала са обратка напредовањем (или убацивањем) резача у обрадак у одређеном смеру. Резач се такође може држати под углом у односу на осу алата. Глодање покрива широк спектар различитих операција и машина, на скалама од малих појединачних делова до великих, тешких глодања банди. То је један од најчешће коришћених процеса за обраду прилагођених делова до прецизних толеранција.
Глодање се може извести широким спектром алатних машина. Првобитна класа алатних машина за глодање била је глодалица (често се назива и млин). Након појаве рачунарске нумеричке контроле (ЦНЦ), глодалице су еволуирале у обрадне центре: глодалице повећане аутоматским мењачима алата, спремишта алата или вртешке, ЦНЦ могућности, системи расхладне течности и кућишта. Центри за глодање се генерално класификују као вертикални обрадни центри (ВМЦ) или хоризонтални обрадни центри (ХМЦ).
Интеграција глодања у токарско окружење, и обрнуто, започела је употребом алата под напоном за токарилице и повременом употребом млинова за операције токарења. То је довело до нове класе алатних машина, машина за више задатака (МТМс), које су наменски направљене да олакшају глодање и окретање у оквиру истог радног омота.
За инжењере дизајна, истраживачко -развојне тимове и произвођаче који зависе од набавке делова, прецизна ЦНЦ обрада омогућава стварање сложених делова без додатне обраде. У ствари, прецизна ЦНЦ обрада често омогућава израду готових делова на једној машини.
Процес обраде уклања материјал и користи широк спектар алата за резање како би се створио коначан, често врло сложен дизајн дијела. Ниво прецизности се повећава употребом рачунарске нумеричке контроле (ЦНЦ), која се користи за аутоматизацију управљања алатима за обраду.
Улога "ЦНЦ" у прецизној машинској обради
Користећи кодирана упутства за програмирање, прецизна ЦНЦ обрада омогућава сечење и обликовање обратка према спецификацијама без ручне интервенције руковаоца машине.
Узимајући модел рачунарски подржаног дизајна (ЦАД) који је обезбедио купац, стручни машиновођа користи рачунарски подржани производни софтвер (ЦАМ) за креирање упутстава за машинску обраду дела. На основу ЦАД модела, софтвер одређује које су путање алата потребне и генерише програмски код који говори машини:
■ Који су исправни обртаји и брзине увлачења
■ Када и где преместити алат и/или обрадак
■ Колико дубоко сећи
■ Када нанети расхладну течност
■ Сви други фактори везани за брзину, брзину увлачења и координацију
ЦНЦ контролер затим користи програмски код за контролу, аутоматизацију и праћење кретања машине.
Данас је ЦНЦ уграђена функција широког спектра опреме, од токарилица, млинова и глодалица до жичане ЕДМ (машинске обраде са електричним пражњењем), ласерских и плазма машина за сечење. Осим што аутоматизује процес обраде и повећава прецизност, ЦНЦ елиминише ручне задатке и ослобађа машиновође да надгледају више машина које раде истовремено.
Осим тога, када је путања алата дизајнирана и машина програмирана, може покренути део неограничени број пута. Ово обезбеђује висок ниво прецизности и поновљивости, што заузврат чини процес високо исплативим и скалабилним.
Материјали који се обрађују
Неки метали који се обично обрађују укључују алуминијум, месинг, бронзу, бакар, челик, титан и цинк. Осим тога, дрво, пена, стаклопластика и пластика, као што је полипропилен, такође се могу машински обрађивати.
У ствари, скоро сваки материјал се може користити за прецизну ЦНЦ обраду - наравно, у зависности од примене и њених захтева.
Неке предности прецизне ЦНЦ обраде
За многе мале делове и компоненте који се користе у широком спектру произведених производа, прецизна ЦНЦ обрада често је изабрани метод производње.
Као и за готово све методе резања и обраде, различити материјали се понашају различито, а величина и облик компоненте такође имају велики утицај на процес. Међутим, генерално, процес прецизне ЦНЦ обраде нуди предности у односу на друге методе обраде.
То је зато што ЦНЦ обрада може да испоручи:
■ Висок степен сложености делова
■ Чврста одступања, типично у распону од ± 0,0002 "(± 0,00508 мм) до ± 0,0005" (± 0,0127 мм)
■ Изузетно глатке површине, укључујући прилагођене завршне обраде
■ Поновљивост, чак и при великим количинама
Док вешт машинер може да користи ручни токарски строј за израду квалитетних делова у количинама од 10 или 100, шта се дешава када вам је потребно 1.000 делова? 10.000 делова? 100.000 или милион делова?
Прецизном ЦНЦ обрадом можете постићи скалабилност и брзину потребну за ову врсту велике производње. Осим тога, висока поновљивост прецизне ЦНЦ обраде даје вам делове који су исти од почетка до краја, без обзира на то колико делова производите.
Постоје неке врло специјализоване методе ЦНЦ обраде, укључујући жичану ЕДМ (електрична пражњења), адитивну обраду и 3Д ласерско штампање. На пример, жичани ЕДМ користи проводљиве материјале -обично метале -и електрична пражњења да еродира радни предмет у замршене облике.
Међутим, овде ћемо се фокусирати на процесе глодања и стругања - две одузимајуће методе које су широко доступне и често се користе за прецизну ЦНЦ обраду.
Глодање вс
Глодање је процес обраде који користи ротирајући цилиндрични алат за сечење за уклањање материјала и стварање облика. Опрема за глодање, позната као млин или обрадни центар, остварује универзум сложених геометрија делова на неким од највећих предмета обрађених металом.
Важна карактеристика глодања је да радни предмет остаје непомичан док се алат за резање окреће. Другим речима, на млину се ротирајући алат за сечење креће око радног комада, који остаје фиксиран на свом месту.
Окретање је процес сечења или обликовања обратка на опреми која се назива токарилица. Обично се струг окреће обрадак по вертикалној или хоризонталној оси, док се фиксирани алат за сечење (који се може или не мора окретати) креће по програмираној оси.
Алат не може физички заобићи део. Материјал се ротира, омогућавајући алату да изврши програмиране операције. (Постоји подскуп стругова у којима се алати окрећу око жице која се напаја калемом, али то овде није покривено.)
За окретање, за разлику од глодања, радни предмет се врти. Део се укључује на вретену токарилице и резни алат долази у контакт са изратком.
Ручна или ЦНЦ обрада
Док су млинови и токарилице доступни у ручним моделима, ЦНЦ машине су прикладније за потребе производње малих делова - нудећи скалабилност и поновљивост за апликације које захтевају велику количину производње делова са теском толеранцијом.
Осим што нуди једноставне двоосне машине у којима се алат креће по оси Кс и З, прецизна ЦНЦ опрема укључује вишеосне моделе у којима се радни предмет такође може померати. Ово је у супротности са токарилицом где је радни предмет ограничен на центрифугирање и алати ће се померити да створе жељену геометрију.
Ове вишеосне конфигурације омогућавају израду сложенијих геометрија у једној операцији, без потребе за додатним радом руковаоца машине. Ово не само да олакшава производњу сложених делова, већ такође смањује или елиминише могућност грешке оператера.
Осим тога, употреба расхладне течности под високим притиском са прецизном ЦНЦ обрадом осигурава да струготине не дођу у погон, чак и када се користи машина са вертикално оријентисаним вретеном.
ЦНЦ млинови
Различите глодалице разликују се по величини, конфигурацији оси, брзинама увлачења, брзини резања, смеру увлачења глодалица и другим карактеристикама.
Међутим, генерално, сви ЦНЦ млинови користе ротирајуће вретено за резање нежељеног материјала. Користе се за сечење тврдих метала попут челика и титанијума, али се могу користити и са материјалима као што су пластика и алуминијум.
ЦНЦ млинови су направљени за понављање и могу се користити за све, од израде прототипа до велике количине производње. ЦНЦ млинови врхунске прецизности често се користе за радове уске толеранције, попут глодања финих матрица и калупа.
Док ЦНЦ глодање може постићи брзи заокрет, брушење завршава стварањем делова са видљивим ознакама алата. Такође може произвести делове са неким оштрим ивицама и неравнинама, па ће можда бити потребни додатни процеси ако су ивице и неравнине неприхватљиве за те карактеристике.
Наравно, алати за уклањање ивица програмирани у секвенцу ће уклонити зарезе, иако обично постижу највише 90% готовог захтева, остављајући неке карактеристике за завршну ручну завршну обраду.
Што се тиче површинске обраде, постоје алати који ће произвести не само прихватљиву површинску обраду, већ и завршну обраду налик огледалу на деловима радног производа.
Врсте ЦНЦ млинова
Два основна типа глодалица су позната као вертикални обрадни центри и хоризонтални обрадни центри, где је примарна разлика у оријентацији вретена машине.
Вертикални обрадни центар је млин у коме је осовина вретена поравната у правцу осе З. Ове вертикалне машине могу се даље поделити у две врсте:
■ млинови за кревет, у којима се вретено креће паралелно са сопственом осом, док се стол креће окомито на осу вретена
■ Млинови купола, у којима вретено мирује и сто се помера тако да је увек окомит и паралелан са осом вретена током операције сечења
У хоризонталном обрадном центру, осовина вретена млина је поравната у правцу осе И. Хоризонтална структура значи да ови млинови заузимају више простора на поду машинске радионице; такође су генерално теже и моћније од вертикалних машина.
Хоризонтални млин се често користи када је потребна боља завршна обрада површине; то је зато што оријентација вретена значи да сечиво природно отпада и лако се уклања. (Као додатна предност, ефикасно уклањање струготина помаже у повећању века трајања алата.)
Опћенито, вертикални обрадни центри су заступљенији јер могу бити снажни попут хоризонталних обрадних центара и могу руковати врло малим дијеловима. Осим тога, вертикални центри имају мањи отисак од хоризонталних обрадних центара.
Вишеосни ЦНЦ млинови
Прецизни ЦНЦ центри млинова доступни су са више осовина. Млин са 3 осе користи осе Кс, И и З за широк спектар послова. Са четворосмерном глодалицом машина се може ротирати по вертикалној и хоризонталној оси и померати обрадак како би се омогућила континуиранија обрада.
Млин са 5 оса има три традиционалне осе и две додатне ротационе осе, што омогућава ротирање обратка док се глава вретена креће око њега. Ово омогућава обраду пет страна обратка без уклањања обратка и ресетовања машине.
ЦНЦ стругови
Струг - који се назива и центар за окретање - има једно или више вретена и осе Кс и З. Машина се користи за ротирање обратка око своје осе за обављање различитих операција сечења и обликовања, примењујући широк спектар алата на обрадак.
ЦНЦ стругови, који се још називају и стругови за рад са алаткама, идеални су за стварање симетричних цилиндричних или сферних делова. Као и ЦНЦ млинови, ЦНЦ стругови могу обављати мање операције, попут израде прототипа, али се такође могу поставити за високу поновљивост, подржавајући велику производњу.
ЦНЦ стругови се такође могу поставити за релативно хандс-фрее производњу, што их чини широко коришћеним у аутомобилској индустрији, електроници, ваздухопловству, роботици и медицинским уређајима.
Како ради ЦНЦ токарилица
Са ЦНЦ токарилицом, празна шипка материјала се ставља у стезну главу вретена токарилице. Ова стезна глава држи радни предмет на месту док се вретено окреће. Када вретено достигне потребну брзину, стационарни алат за резање долази у контакт са обратком ради уклањања материјала и постизања правилне геометрије.
ЦНЦ токарилица може извести бројне операције, попут бушења, навоја, бушења, развртања, окретања и сужења. Различите операције захтевају промену алата и могу повећати трошкове и време постављања.
Када се заврше све потребне операције обраде, део се исече из залиха ради даље обраде, ако је потребно. ЦНЦ токарски строј је тада спреман за понављање операције, уз мало или нимало додатног времена за постављање које је обично потребно између.
ЦНЦ стругови такође могу примити разне аутоматске улагаче шипки, који смањују количину ручног руковања сировинама и пружају предности као што су следеће:
■ Смањите време и труд који је потребан руковаоцу машине
■ Подржите барстоцк за смањење вибрација које могу негативно утицати на прецизност
■ Дозволите машини да ради при оптималним брзинама вретена
■ Смањите време промене
■ Смањите отпад материјала
Врсте ЦНЦ стругова
Постоји низ различитих врста стругова, али најчешћи су ЦНЦ стругови са 2 осе и аутоматски стругови у кинеском стилу.
Већина ЦНЦ стругова у Кини користи једно или два главна вретена плус једно или два задња (или секундарна) вретена, при чему је за прво одговорно ротационо пребацивање. Главно вретено обавља примарну операцију обраде, уз помоћ чахуре за вођење.
Осим тога, неки стругови у кинеском стилу опремљени су другом главом алата која ради као ЦНЦ млин.
Са ЦНЦ аутоматским токарским стројем у кинеском стилу, материјал се доводи кроз вретено са клизном главом у водилицу. Ово омогућава алату да реже материјал ближе тачки на којој је материјал ослоњен, што кинеску машину чини посебно корисном за дугачке, витке окренуте делове и за микро -обраду.
ЦНЦ токарски центри са више осовина и стругови у кинеском стилу могу извршити више операција обраде помоћу једне машине. Ово их чини исплативом опцијом за сложене геометрије које би у супротном захтевале више машина или промена алата помоћу опреме, попут традиционалног ЦНЦ млина.